전 세계 유수의 과학 컴퓨팅 센터들이 양자 프로세서와 최첨단 가속 컴퓨팅을 연결하는 최초의 범용 인터커넥트인 NVIDIA® NVQLink™를 도입합니다.
아시아와 유럽의 12개 이상 슈퍼컴퓨팅 센터와 국가 연구기관들은 저지연, 고처리량 NVQLink를 활용하고 있는데요. 이를 통해 미국의 연구 시설과 함께 양자, 고전 하드웨어 통합을 위한 연구개발 역량 강화를 추진하고 있죠.
NVIDIA 창립자 겸 CEO 젠슨 황(Jensen Huang)은 “미래의 슈퍼컴퓨터는 양자-GPU 시스템이 될 것입니다. 이는 자연을 시뮬레이션하는 양자 컴퓨터의 능력과 GPU의 프로그래밍 가능성(programmability), 대규모 병렬화(parallelism)를 활용하며, 각 영역 특유의 강점을 살리죠. CUDA-Q와 함께하는 NVQLink는 그 미래로 향하는 관문입니다. 즉, 양자와 GPU 컴퓨팅을 하나의 일관된 시스템으로 통합해 컴퓨팅의 가능성을 확장하고 새로운 과학적 발견을 가능하게 할 것”이라고 말했습니다.
NVQLink의 개방형 시스템 아키텍처는 양자 프로세서와 NVIDIA 가속 컴퓨팅을 연결합니다. 이를 통해 제어와 오류 수정의 난제를 해결하고 하이브리드 양자-고전 애플리케이션 개발을 지원하죠. 또한 FP4 정밀도 기준 40페타플롭의 AI 성능과 GPU-QPU 간 400Gb/s 처리량, 4마이크로초 미만의 레이턴시를 제공합니다.
NVQLink는 NVIDIA CUDA-Q™ 소프트웨어 플랫폼 내부의 GPU 슈퍼컴퓨팅과 양자 제어 시스템을 밀접하게 통합해 양자 프로세서와 GPU 간 결합을 가능하게 합니다. NVQLink는 양자 프로세서와 컨트롤러 개발업체, 세계 각국 슈퍼컴퓨팅 센터와의 협력으로 설계됐죠. 아시아를 포함한 주요 협력 기관은 다음과 같습니다.
- 일본 산업기술종합연구소(National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, AIST) 산하 양자-AI 기술 기반 글로벌 비즈니스 R&D 센터(Global Research and Development Center for Business by Quantum-AI Technology, G-QuAT)
- 일본 리켄 컴퓨터 과학 센터(RIKEN Center for Computational Science)
- 한국과학기술정보연구원(Korea Institute of Science and Technology Information, KISTI)
- 대만 국립 고성능 컴퓨팅 센터(National Center for High-Performance Computing, NCHC)
- 싱가포르 국립 양자 컴퓨팅 허브(National Quantum Computing Hub: 싱가포르 양자 기술 센터(Centre for Quantum Technologies), 과기연구국(Agency for Science, Technology and Research, A*STAR) 산하 고성능 컴퓨팅 연구소(Institute of High Performance Computing), 싱가포르 국립 슈퍼컴퓨팅 센터(National Supercomputing Centre Singapore의 공동 프로젝트)
- 호주 포시 슈퍼컴퓨팅 연구 센터(Pawsey Supercomputing Research Centre)
유럽과 중동 지역 또한 NVQLink를 지원하는 슈퍼컴퓨팅, 양자 기술 센터들을 중심으로 양자 컴퓨팅 연구에 적극 나서고 있습니다.
- 이탈리아 대학 연합 연구 컨소시엄(Consorzio Interuniversitario del Nord-Est per il Calcolo Automatico, CINECA)
- 덴마크 AI 슈퍼컴퓨터 운영주체인 덴마크 AI 혁신 센터(Danish Centre for AI Innovation, DCAI)
- 프랑스 과학 연구 센터(Grand Équipement National de Calcul Intensif, GENCI)
- 체코 IT4이노베이션스(IT4Innovations, IT4I) 국립 슈퍼컴퓨팅 센터(National Supercomputing Center)
- 독일 율리히 슈퍼컴퓨팅 센터(Jülich Supercomputing Centre, JSC)
- 영국 국립 양자 컴퓨팅 센터(National Quantum Computing Centre, NQCC)
- 폴란드 포즈난 슈퍼컴퓨팅 네트워킹 센터(Poznań Supercomputing and Networking Center, PCSS)
- 아랍에미리트 기술혁신연구소(Technology Innovation Institute, TII)
- 사우디아라비아 킹 압둘라 과학기술대학교(King Abdullah University of Science and Technology, KAUST)
이들 기관은 최근 NVQLink 기술 도입을 발표한 미국 국립연구소들과 함께 최첨단 연구를 추진하는데요. 해당 미국 국립연구소들은 다음과 같습니다.
- 브룩헤이븐 국립연구소(Brookhaven National Laboratory)
- 페르미 국립 가속기 연구소(Fermi National Accelerator Laboratory)
- 로렌스 버클리 국립연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)
- 로스 앨러모스 국립연구소(Los Alamos National Laboratory)
- 매사추세츠공과대학 링컨 연구소(MIT Lincoln Laboratory)
- 국립 에너지 연구 과학 컴퓨팅 센터(National Energy Research Scientific Computing Center)
- 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)
- 퍼시픽 노스웨스트 국립연구소(Pacific Northwest National Laboratory)
- 샌디아 국립연구소(Sandia National Laboratories)
실제 하이브리드 양자-고전 애플리케이션
최근 퀀티넘(Quantinuum)은 신규 헬리오스(Helios) QPU와 자사 차세대 양자 프로세서가 NVQLink를 통해 NVIDIA GPU와 통합될 예정이라고 발표했습니다. 이와 함께 NVIDIA CUDA-Q를 활용해 양자 오류 수정을 수행할 것이라고 밝혔죠.
NVQLink와 CUDA-Q를 활용하면 헬리오스 QPU 내부의 민감한 양자 정보를 노이즈와 같은 오류 요인으로부터 성공적으로 보호하는 양자 오류 수정 기술을 구현할 수 있습니다.
이는 qLDPC 코드로 알려진 양자 오류 수정 코드 클래스에서 세계 최초로 확장 가능한 실시간 디코더를 사용한 사례입니다. 퀀티넘은 67마이크로초의 반응 시간을 달성한 디코더 구현을 통해 활발한 오류 수정과 디코딩을 수행했으며, 헬리오스의 2밀리초 요구 사항을 32배 뛰어넘었습니다. 이러한 성과는 대규모 병렬화가 가능한 NVQLink의 유연하고 구성 가능한 디코더 덕분에 가능했죠.
NVQLink가 제공하는 마이크로초 수준의 레이턴시와 초고속 처리량은 NVIDIA CUDA-Q의 실시간 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(application programming interface, API)를 통해 개발자에게 제공됩니다. 이를 통해 과학자와 개발자는 단일 프로그래밍 환경에서 양자 오류 수정과 양자-GPU 애플리케이션을 손쉽게 개발하고 테스트할 수 있습니다.
또한 NVQLink는 이더넷을 활용해, 양자 프로세서와 애플리케이션이 확장될 때 연구자들이 사용하는 고전 컴퓨팅도 손쉽게 확장할 수 있도록 합니다.
사용하기
여기에서 양자 개발업체와 슈퍼컴퓨팅 센터는 NVIDIA NVQLink 사용을 신청할 수 있습니다.